JP2009153120A - 基準電圧発生回路のための起動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】初期に充分な起動電流が流れることで、迅速にＢＧＲ回路を起動できるとともに、ＢＧＲ回路自身による起動が可能な時点からは、それ自体の動作電流を減少できる基準電圧発生回路のための起動回路を提供する。
【解決手段】一定のレベルを有する基準電圧を発生する基準電圧発生回路を起動する起動回路において、起動開始信号に応答して、起動初期に前記基準電圧発生回路に電流を流して起動を開始する起動スタート部と、前記基準電圧発生回路の起動可否による変動電圧を減少させ、前記変動電圧に相応する起動基準電流を発生する基準電流発生部と、前記基準電圧発生回路に流れる電流を検出し、検出された結果を前記起動基準電流と比較し、比較された結果を前記起動開始信号として出力する起動制御部とを備えて基準電圧発生回路のための起動回路を構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、バンドギャップ電圧のように一定のレベルを有する電圧を発生する基準電圧発生回路に関するもので、特に、基準電圧発生回路を起動する起動回路に関するものである。

半導体回路設計で広く使用されるバンドギャップ基準（Ｂａｎｄ Ｇａｐ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ：ＢＧＲ）回路（または、基準電圧発生回路）は、半導体工程、チップの動作温度及び印加電圧に変化があるとしても、単結晶シリコンのバンドギャップ電位差に近い約１．１ボルトの一定の電圧（以下、基準電圧という。）を提供する。

一般的に、ＢＧＲ回路は、内部電流経路に電流が全く流れない状態の動作点及び電流が流れる状態の動作点を全て有している。電流が流れない条件では、ＢＧＲ回路が意図する動作を行えないので、その動作初期に電流が流れて意図する動作点に進入されるようにする起動回路が必要である。起動回路は、起動以後にも持続的に一定の電流を流しながら動作するので、起動以後に起動回路の消費電流を最小化することが好ましい。

起動回路の消費電流は、外部電源の変化、素子製作工程の変化及び温度変化によって異なる。起動回路の消費電流を非常に少なく設計する場合において、工程、外部電源及び温度が全て消費電流を減少させるように調整されると、起動電流が非常に少なくなり、ＢＧＲ回路の起動時間が長くなったり、ＢＧＲ回路の起動が不可能になることもある。その反面、消費電流が最も少ない温度、電圧及び工程条件でも起動が早く行われるように起動回路で充分な電流を供給する場合において、工程、外部電源及び温度が消費電流を増加させるように調整されると、起動回路の消費電流が非常に増加する。したがって、起動時のみに大きな電流を流すことで、起動に必要な電流を供給し、ＢＧＲ回路の起動終了後に起動回路の動作消費電流を減少させると、半導体素子全体の消費電力を減少させることができる。しかしながら、従来の起動回路は、起動以後にも起動前と同一の比較的大きな電流を消費するという短所を有する。

以下、一般的なＢＧＲ回路のための起動回路の一例を添付された図面に基づいて説明する。

図１は、一般的な起動回路の回路図で、起動回路１０及びＢＧＲ回路１２を示している。起動回路１０は、各トランジスタＭ１，Ｍ２，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６で構成される。ＢＧＲ回路１２は、本発明と一般的な場合において変更がないので、このＢＧＲ回路１２の動作及び構成については、本発明の詳細な説明で後述することにする。

図１を参照すると、トランジスタＭ２は、ゲートがドレインに連結されたダイオード構造であり、順方向電圧に比例する電流を流す。起動されない状態では、各トランジスタＭ０，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６は全て遮断領域で動作する。すなわち、ＢＧＲ回路１２に電流が流れない。したがって、トランジスタＭ１のゲート電圧Ｖ（ＳＲＴ）は、電源電圧ＶＤＤからトランジスタＭ２の両端電圧を除いた電圧になる。電源電圧ＶＤＤが約１．５Ｖ以上に上昇すると、トランジスタＭ１がターンオンされながら、電圧ＶＣＯＮＴが電源電圧ＶＤＤから降下するようになる。電圧ＶＣＯＮＴが電源電圧ＶＤＤより低い電圧に降下すると、各トランジスタＭ０，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６がターンオンされながら、電流Ｉｂｇｒに比例する電流が起動回路１０に流れるようになる。これらトランジスタＭ０，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６は、カレントミラー構造となっている。このとき、トランジスタＭ４の駆動電流がトランジスタＭ２から供給される電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔより大きくなると、電圧Ｖ（ＳＲＴ）が基準電位、例えば、接地電圧ＧＮＤ付近に降下し、トランジスタＭ１が再び遮断領域に進入する。トランジスタＭ１がターンオフされると、電圧ＶＣＯＮＴは、演算増幅器１４のみによって制御される。

トランジスタＭ２に流れる電流ＩｒｅｆｓｔａｒｔとトランジスタＭ０に流れるＢＧＲ電流Ｉｂｇｒを一定の比率で変えて比較することで、ＢＧＲ回路１２の動作点を判断することができる。このとき、トランジスタＭ２に流れる電流は、製造工程、温度、電源電圧ＶＤＤ及び電圧Ｖ（ＳＲＴ）などの多様な条件によって変わる。トランジスタＭ２は、ダイオード構造となっており、そのトランジスタＭ２の両端電圧の二乗に比例して電流が増加するので、使用される電源電圧ＶＤＤの範囲が広い場合、電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔの変化幅が非常に大きくなる。また、起動以後に電圧Ｖ（ＳＲＴ）がゼロになるので、起動前に比べて電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔが大きくなり、持続的に流れるという問題点がある。電源電圧ＶＤＤに対する依存性を低下させるために、抵抗を使用することも可能であるが、この方法も、トランジスタに比べて非常に大きいスペースを必要とするので好ましくない。

本発明が解決しようとする技術的課題は、初期に充分な起動電流が流れることで、迅速にＢＧＲ回路を起動できるとともに、ＢＧＲ回路自身による起動が可能な時点からは、それ自体の動作電流を減少できる基準電圧発生回路のための起動回路を提供することにある。

上記の課題を達成するために、一定のレベルを有する基準電圧を発生する基準電圧発生回路を起動する本発明に係る起動回路は、起動開始信号に応答して、起動初期に前記基準電圧発生回路に電流を流して起動を開始する起動スタート部と、前記基準電圧発生回路の起動可否による変動電圧を減少させ、前記変動電圧に相応する起動基準電流を発生する基準電流発生部と、前記基準電圧発生回路に流れる電流を検出し、検出された結果を前記起動基準電流と比較し、比較された結果を前記起動開始信号として出力する起動制御部とを備えて構成されることが好ましい。

また、外部環境に反応して、互いに異なる電流が流れる二つの経路の電圧差を減少させる役割をする演算増幅器を有する基準電圧発生回路を起動する本発明に係る起動回路は、前記演算増幅器の出力端と前記基準電位との間に連結される第１トランジスタと、電源電圧と負荷電圧との間に連結されるダイオード接続の第２トランジスタと、前記負荷電圧と前記第１トランジスタのゲートとの間に連結される第３トランジスタと、前記第１トランジスタのゲートと前記基準電位との間に連結される第４トランジスタと、前記電源電圧と前記第３トランジスタのゲートとの間に連結され、前記演算増幅器の出力端と連結されるゲートを有する第５トランジスタと、前記第３及び前記第４トランジスタのゲートと前記基準電位との間に連結されるダイオード接続の第６トランジスタとを備えて構成されることが好ましい。

本発明に係る基準電圧発生回路のための起動回路は、起動以後に動作電流を減少させる機能を有していない従来の起動回路と比較して、起動以後に起動回路の動作電流を減少させる機能を追加的に有するので、従来より起動後の消費電流を減少させ、低消費電力を必要とするアプリケーションに有効に適用することができ、低消費電力を必要とする製品設計において起動回路の消費電流を非常に少なく設計する場合にも、起動回路で充分な動作電流を使用することで、ＢＧＲ回路を安定的に起動することができる。電源電圧の使用範囲が広い場合、すなわち、高い電源電圧を使用する場合にも起動回路の消費電流を減少させることができ、同一の原理によって、電源電圧の使用範囲が狭い場合、すなわち、低い電源電圧を使用する場合にもＢＧＲ回路を安定的に起動することができる。

以下、本発明に係る基準電圧発生回路のための起動回路の各実施例を添付された図面に基づいて説明する。

図２及び図３は、本発明に係る起動回路４０または６０の各実施例の回路図で、起動回路４０または６０及び基準電圧発生回路１２を示している。

基準電圧発生回路１２は、外部の影響と関係なしに一定のレベルを有する基準電圧を発生する回路として、外部環境の変化と関係なしにシリコンバンドギャップ電圧のような約１．１ボルトの一定の電圧を発生するＢＧＲ（Ｂａｎｄ Ｇａｐ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）回路にもなり得る。このために、基準電圧発生回路１２は、外部環境に反応し、互いに異なる電流が流れる二つの経路の電圧差を減少させる役割をする演算増幅器を使用することができる。

まず、本発明に係る起動回路は、起動スタート部４２、基準電流発生部４４または６２及び起動制御部４６を含んで構成される。

起動スタート部４２は、起動開始信号Ｖ（ＳＲＴ）に応答して、起動初期に基準電圧発生回路１２に電流を流し、基準電圧発生回路１２の起動を開始する役割をする。基準電流発生部４４は、基準電圧発生回路１２の起動可否による変動電圧を減少させ、変動電圧に相応する起動基準電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔを発生する。起動制御部４６または６２は、基準電圧発生回路１２に流れる電流を検出し、検出された結果Ｉｒｂｇｒを起動基準電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔと比較し、比較された結果を起動開始信号Ｖ（ＳＲＴ）として起動スタート部４２に出力する。

以下、上述した起動回路４０の各部４２、４４，４６の理解を助けるために、基準電圧発生回路１２がＢＧＲ回路である場合を仮定して説明するが、本発明は、これに限定されるものでなく、多様な形態の基準電圧発生回路１２にも適用される。ＢＧＲ回路１２も多様な形態で具現可能であり、その一例の構成及び動作を図面に基づいて説明する。

以下、ＢＧＲ回路１２の動作原理を簡単に説明する。異なる大きさを有する各ダイオードＤ１及びＤ２に同一の電流を流すと、ダイオードＤ１，Ｄ２の両端に互いに異なる電圧が得られる。互いに異なる電圧間の差ＤＶは、次の式のように表現される。

ここで、ηは、ダイオードの理想係数を示し、ｋは、プランク常数（Ｐｌａｎｋ’ｓ Ｃｏｎｓｔａｎｔ）を示し、Ｔは、絶対温度（Ｋｅｌｖｉｎ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を示し、ｑは、単位電荷量を示し、ｍ２／ｍ１は、各ダイオードＤ２及びＤ１の面積比を示す。ここで、面積比（ｍ２／ｍ１）は、１より大きい値である。

上記式から分かるように、温度Ｔに比例する電圧ΔＶが得られる。図２または図３に示すように、ＢＧＲ回路１２は、各抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、各ダイオードＤ１，Ｄ２、演算増幅器（ＯＰ）１４及びトランジスタＭ０を含んで構成される。抵抗Ｒ１，Ｒ２の一端は共通ノードＶＲＥＦに連結され、演算増幅器１４の動作によって各抵抗Ｒ１，Ｒ２に電圧差が生じないように電流Ｉｂｇｒが調節される。二つの抵抗Ｒ１，Ｒ２値が同一であると、演算増幅器１４の正の端子と負の端子の電圧が同一であるので、各抵抗Ｒ１，Ｒ２に同一の電流が流れ、各ダイオードＤ１，Ｄ２にも同一の電流が流れる。このとき、各ダイオードＤ１，Ｄ２の面積比に比例する電圧差は、抵抗Ｒ３の両端にかかるようになる。したがって、ＢＧＲ回路１２において各ダイオードＤ１，Ｄ２を流れる二つの経路の電流は、上述した式によって定義されたΔＶ及び抵抗Ｒ３によって決定される。この値ΔＶ／Ｒ３は、温度と電圧による抵抗Ｒ３の変化が大きくないと仮定すると、ΔＶに比例するようになる。すなわち、ΔＶが温度の関数であるので、ＢＧＲ電流Ｉｂｇｒも温度の関数になる。電流Ｉｂｇｒが各抵抗Ｒ１，Ｒ２に流れるので、各抵抗Ｒ１及びＲ２の両端電圧は温度に比例する電圧になる。一方、一般的に、ダイオードに一定の電流を流して温度を変化させると、ダイオードの両端電圧は、次の式のように変わる。

ここで、I_０は、ダイオードによって定められる常数と見なすことができる。この式から分かるように、ＶとＴは、指数項の分母と分子にそれぞれ含まれており、互いに反比例関係にある。すなわち、一定の電流が流れることによって温度が高くなると、ダイオードの両端電圧が低くなる。

上記の点を考慮すると、ＢＧＲ回路１２から出力される基準電圧ＶＲＥＦは、抵抗Ｒ１の両端電圧とダイオードＤ１の両端電圧の合計であるので、二つの値の温度変化が互いに相殺されるように抵抗Ｒ１を定めると、基準電圧ＶＲＥＦは、温度と関係なしに一定の値を有するようになる。その理由は、抵抗Ｒ１の両端電圧が温度に比例する値であり、ダイオードＤ１の両端電圧が温度に反比例する値であるためである。ダイオードＤ１，Ｄ２に電流が流れない場合、演算増幅器１４の正及び負の入力端子電圧が全てゼロになるので、入力電圧差もゼロになり、ＢＧＲ回路１２が一つの動作点に置かれる。すなわち、ダイオードＤ１，Ｄ２に電流が流れない状態で、演算増幅器１４は、同一の状態をそのまま維持するように動作する。したがって、ＢＧＲ回路１２の二つの電流経路に電流を流すためには、起動回路４０が必要である。電源が流れた直後には、ＢＧＲ回路１２は、電流を流さない動作点にある可能性がある。この状態では、電圧ＶＣＯＮＴが電源電圧ＶＤＤと同一の電位となり、トランジスタＭ０は、遮断領域で動作して電流の流れを遮断する。起動回路４０は、この状態を変化させようとする。

以上、ＢＧＲ回路１２の構成及び動作と起動回路４０の必要性について説明した。以下では、上述したＢＧＲ回路１２を起動する本発明に係る起動回路４０の例示的な回路図の構成及び動作について説明する。

起動回路４０は、各トランジスタＭ１乃至Ｍ６で構成される。

起動スタート部４２は、基準電圧発生回路１２の起動を開始する制御電圧と基準電位との間にそれぞれ連結されるドレイン及びソースを有し、起動開始信号Ｖ（ＳＲＴ）に連結されるゲートを有する第１トランジスタＭ１で具現される。ここで、制御電圧は演算増幅器１４の出力電圧であり、基準電位は接地電位である。

本発明の一実施例によると、図２に示すように、基準電流発生部４４は、各トランジスタＭ２及びＭ３で具現される。第２トランジスタＭ２は、電源電圧ＶＤＤと負荷電圧Ｖ（ＬＯＡＤ）との間にそれぞれ連結されるソース及びドレインを有し、負荷電圧Ｖ（ＬＯＡＤ）に連結されるゲートを有する。起動基準電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔは、第２トランジスタＭ２を流れる。第３トランジスタＭ３は、負荷電圧Ｖ（ＬＯＡＤ）と起動開始信号Ｖ（ＳＲＴ）との間にそれぞれ連結されるソース及びドレインを有し、ＢＧＲ回路１２の電流を検出した結果と連結されるゲートを有する。図２において、上述した変動電圧は、第２トランジスタＭ２のソース及びドレイン両端間の電圧差に該当する。

起動制御部４６は、各トランジスタＭ４，Ｍ５，Ｍ６で構成される。第４トランジスタＭ４は、第１トランジスタＭ１のゲートと基準電位との間にそれぞれ連結されるドレイン及びソースを有し、第３トランジスタＭ３のゲートと連結されるゲートを有する。第５トランジスタＭ５は、電源電圧ＶＤＤと第３トランジスタＭ３のゲートとの間にそれぞれ連結されるソース及びドレインを有し、制御電圧である演算増幅器１４の出力電圧に連結されるゲートを有する。第６トランジスタＭ６は、第３トランジスタＭ３のゲートと基準電位との間にそれぞれ連結されるドレイン及びソースを有し、第４トランジスタＭ４のゲートと連結されるゲートを有する。ＢＧＲ回路１２の電流を検出した結果Ｉｒｂｇｒは、第５トランジスタＭ５から第６トランジスタＭ６に流れる電流を意味する。起動開始信号Ｖ（ＳＲＴ）は、第４トランジスタＭ４のドレイン電圧に該当する。

本発明の他の実施例によると、図３に示すように、基準電流発生部６２は、各トランジスタＭ２，Ｍ３，Ｍ７で具現される。すなわち、基準電流発生部６２は、基準電流発生部４４にトランジスタＭ７をさらに付加することができる。第７トランジスタＭ７は、電源電圧ＶＤＤと第２トランジスタＭ２との間にそれぞれ連結されるドレイン及びソースを有し、制御電圧である演算増幅器１４の出力電圧と連結されるゲートを有する。

以下、上述した構成を有する起動回路４０の動作を説明する。

電源が供給された時点で、ＢＧＲ回路１２の動作点が電流を流さない状態にあると仮定する。この状態を変化させるためには、電圧ＶＣＯＮＴを電源電圧ＶＤＤより低い状態にすべきである。電流が流れはじめると、ダイオードＤ１，Ｄ２の両端電圧に差が生じ、この差を減少させるために演算増幅器１４が動作し、ＢＧＲ回路１２は、電流を流す他の動作点で安定的になる。したがって、起動回路４０または６０は、ＢＧＲ回路１２が電流を流さない動作点にあるとき、トランジスタＭ０のゲート電圧ＶＣＯＮＴを低下させ、ＢＧＲ回路１２が電流を流す動作点に移動した後には、トランジスタＭ０のゲート電圧に影響を与えないようにすべきである。以下、起動回路の動作を起動以後時点に焦点を置いて説明する。起動する間の起動回路の動作は、後述するように波形を参照して説明する。

本発明の実施例には、図１に示した一般的な回路と異なり、トランジスタＭ３が追加されている。したがって、起動以後に電流Ｉｂｇｒに比例するコピー電流Ｉｒｂｇｒが各トランジスタＭ５，Ｍ６に流れると、電圧Ｖ（ＢＳＥＮ）がトランジスタＭ６のしきい値電圧より高くなる。トランジスタＭ３のソース電圧Ｖ（ＬＯＡＤ）は、電圧Ｖ（ＢＳＥＮ）とトランジスタＭ３のしきい値電圧との合計である。

すなわち、図１に示した起動回路１０の場合、トランジスタＭ２の両端には電源電圧ＶＤＤが反映される。しかしながら、図２に示した起動回路４０の場合、起動以後に、電源電圧ＶＤＤからトランジスタＭ６のしきい値電圧とトランジスタＭ３のしきい値電圧を引いた電圧がトランジスタＭ２の両端に反映される。すなわち、基準電圧発生回路１２が独自に起動する時点における負荷電圧Ｖ（ＳＲＴ）のレベルは、図１と比較すると、第３及び第６トランジスタＭ３，Ｍ６のしきい値電圧の合計だけ上昇するようになる。したがって、トランジスタＭ２に流れる電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔは、図１と比較して減少するようになる。

図３には、上述したように、トランジスタＭ７が追加された。トランジスタＭ２のゲート及びドレインに全て連結された負荷電圧Ｖ（ＬＯＡＤ）は、図２と同一に得られる。図２の場合、トランジスタＭ２のソースノードの電圧Ｖ（ＶＬＯＡＤＳ）は、ＢＧＲ回路１２の起動可否と関係なしに電源電圧ＶＤＤに維持される。しかしながら、図３の場合、電圧Ｖ（ＶＬＯＡＤＳ）は、起動前には電圧Ｖ（ＶＬＯＡＤＳ）が電源電圧ＶＤＤからトランジスタＭ７のしきい値電圧ＶＴＮを引いた電圧（ＶＤＤ−ＶＴＮ）であるが、起動以後にはトランジスタＭ７のゲート電圧が電源電圧ＶＤＤからトランジスタＭ０のしきい値電圧以下に低下するので、その変化量に該当する電圧だけ移動するようになる。すなわち、基準電圧発生回路１２が自ら起動可能であるとき、第２トランジスタＭ２のソースに供給される電圧のレベルは、第７トランジスタＭ７のしきい値電圧だけ低くなる。すなわち、変動電圧は、図１または図２と比較して一層減少するようになる。これによって、図３に示した起動回路６０は、図２に示した起動回路４０に比べて起動以後に電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔを一層減少させることができる。

以下、図１に示した起動回路（以下、従来発明という。）、本発明の実施例に係る図２及び図３に示した起動回路４０及び６０（以下、それぞれ第１本発明及び第２本発明という。）がＢＧＲ回路１２を起動するまでの動作とＢＧＲ回路１２を起動した後の動作を、各端子の電流及び電圧を示す波形図に基づいて具体的に比較説明する。

図４は、図１乃至図３に示した起動回路１０，４０または６０の各部の波形図である。

図４に示した各波形を得るために、３．３ボルト（Ｖ）の電源電圧ＶＤＤを使用し、電源電圧ＶＤＤと電圧ＶＣＯＮＴとの間の差を０．２Ｖ乃至１．４Ｖの範囲に調整してシミュレーションした。ＢＧＲ回路１２は、起動以後に演算増幅器１４の作用によって動作点を継続的に維持するが、前記シミュレーションでは、電圧ＶＣＯＮＴの変化による起動回路の変化を観察するために、演算増幅器１４の動作と関係なしに電圧ＶＣＯＮＴを外部から直接印加した。演算増幅器１４の動作によって維持される動作点は、差（ＶＤＤ−ＶＣＯＮＴ）が０．９２Ｖである地点で、図４では縦の点線で示した。各波形において、特別な言及がない限り、一点鎖点は従来発明に該当し、実線は第１本発明に該当し、点線は第２本発明に該当する。各波形は、電圧ＶＣＯＮを電源電圧ＶＤＤから漸次的に低下させながら測定した結果として、電流波形の縦軸をログスケールで示し、電圧波形は全て線形スケールで示した。

図４に示した最初の波形を参照すると、ＢＧＲ回路１２のトランジスタＭ０に流れるＢＧＲ電流Ｉｂｇｒ及びこの電流を一定の比率で複写した電流Ｉｒｂｇｒは、従来発明と第１及び第２本発明において全て同一であるので、図１に示した従来発明の電流Ｉｂｇｒ，Ｉｒｂｇｒの波形のみを示した。電流Ｉｒｂｇｒは、電流Ｉｂｇｒの一定の比率、例えば、約１／５に複写された電流である。差（ＶＤＤ−ＶＣＯＮＴ）が大きくなるにつれて、各トランジスタＭ０及びＭ５のしきい値電圧Ｖｔｈである０．５Ｖ付近で電流Ｉｂｇｒ，Ｉｒｂｇｒが急激に指数関数的に増加することが分かる。差（ＶＤＤ−ＶＣＯＮＴ）が０．８Ｖ以上であるときには、トランジスタＭ０，Ｍ５がターンオンされ、線形に近い電流増加を示している。一般的に、モストランジスタは、ターンオン状態、すなわち、ゲート−ソース間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈより高い状態で、（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）^２に比例する電流を流すと知られている。この波形において、縦軸がログスケールで示されているので、直線区間は、指数関数的に増加する区間で、曲線形態に傾きが減少しながら緩やかに増加する区間は、線形に近い増加を示す区間である。

図４に示した二番目の波形を参照すると、電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔは、電流Ｉｒｂｇｒと比較して、起動回路によるＢＧＲ初期起動を終了する時点を決定するときに使用される電流である。電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔは、差（ＶＤＤ−ＶＣＯＮＴ）が少ないとき、第４トランジスタＭ４によって制限され、電流Ｉｒｂｇｒに沿って指数関数形態に増加しながら、基準電流発生部４４または６２、供給電源及びＢＧＲ状態によって決定される起動基準電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔに達すると、それ以上増加しない。したがって、電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔは、指数関数形態に増加する間には起動基準電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔより低い状態であり、電流Ｉｓｔａｒｔｕｐが急激に減少した時点からは、それ以上増加せずに起動基準電流と同一になる。この起動基準電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔを非常に低く設定するときには、ＢＧＲ回路１２の起動が遅くなるか、ＢＧＲ回路１２の起動が不可能になり、起動基準電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔを非常に高く設定するときには、起動回路１０，４０，６０がＢＧＲ回路１２の正常動作に障害を与えるようになる。本発明の場合、起動以後に、電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔが減少することが分かる。その理由は、本発明において、従来発明と異なり、起動基準電流をＢＧＲ状態、すなわち、電圧ＶＣＯＮＴ及び電流Ｉｂｇｒを反映して減少させたためである。

従来発明では、差（ＶＤＤ−ＶＣＯＮＴ）が増加するにつれて、電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔが指数関数的に増加しながら、電流Ｉｓｔａｒｔｕｐが流れない電圧から一定の値、すなわち、起動基準電流に維持されることが分かる。その理由は、従来発明でＢＧＲ状態を反映していないためである。第１本発明では、電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔが指数関数的に増加しながら、電流Ｉｓｔａｒｔｕｐが流れない電圧から漸次的に減少し、第２本発明では、電流Ｉｓｔａｒｔｕｐが流れない電圧から第１本発明より急激に減少することが分かる。このグラフによると、電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔが全て同一に指数関数的に増加しながら、減少または維持されることが分かる。電流Ｉｓｔａｒｔｕｐが急激に減少する電圧ＶＣＯＮＴは互いに異なり、この電圧における異なる電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔは、一定部分が設計的に調整される。したがって、従来発明と第１及び第２本発明の根本的な差は、電流Ｉｓｔａｒｔｕｐが急激に減少した後の電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔの変化量にある。従来発明、第１及び第２本発明が全て同一の電圧ＶＣＯＮＴで電流Ｉｓｔａｒｔｕｐが急激に低下するように設計されたとしても、電圧ＶＣＯＮＴが演算増幅器１４の動作によって動作点まで移動する過程で、従来発明では同一の電流が維持される反面、第１または第２本発明では漸次的に電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔが減少することが分かる。このような作用によって、第１または第２本発明で提示した方法は、起動回路４０または６０の電流を減少させる。

図４の三番目の波形を参照すると、ＢＧＲ回路１２を起動する起動電流であるトランジスタＭ１の電流Ｉｓｔａｒｔｕｐを見ることができる。従来発明、第１及び第２本発明の全ては、差（ＶＤＤ−ＶＣＯＮＴ）が低いとき、ＢＧＲ起動に充分な約１ｍＡ高い電流Ｉｓｔａｒｔｕｐが流れながら、０．７Ｖ付近で急激に減少し、１００ｐＡ内の非常に低い値を維持する。電流Ｉｓｔａｒｔｕｐが充分に低いと、演算増幅器１４の動作に影響を与えなくなる。起動回路１０，４０または６０は、起動時に演算増幅器１４が自ら動作点に移動不可能な時点で、その起動を触発させる。しかしながら、演算増幅器１４が自ら起動を開始可能な時点に達すると、起動回路１０，４０または６０は、動作を停止し、演算増幅器１４の動作によって動作点に移動することが好ましい。ここで、起動を開始可能な時点は、一般的に、差（ＶＤＤ−ＶＣＯＮＴ）がトランジスタＭ０，Ｍ５のしきい値電圧より大きい値になる時点である。起動過程を整理すると、起動初期には起動回路１０，４０，６０によって起動が開始され、起動後期には演算増幅器１４の動作によって起動が完了される。起動初期に、起動回路は、ノードＶＣＯＮＴで電流を接地電位ＧＮＤに流し、電圧ＶＣＯＮＴを電圧ＶＤＤ−Ｖｔｈ程度に低下させる。その後、一定の範囲内で起動回路１０，４０または６０による起動電流Ｉｓｔａｒｔｕｐがゼロに近い値に低下し、起動回路１０，４０または６０の動作が完了される。起動回路１０，４０または６０は、電源ダウンなどのＢＧＲ回路１２が動作を停止する時点以後、再び起動が必要であるときに動作を反復するようになる。その他の電源雑音などの予期しない要因によってＢＧＲ回路１２の動作が停止する状況においても、起動回路１０，４０または６０は、ＢＧＲ回路１２を再起動することで、ＢＧＲ回路１２の安定的な動作を保障する。

図４の四番目の波形を参照すると、電圧Ｖ（ＢＳＥＮ）は、従来発明、第１及び第２本発明の全てにおいて同一の波形を有する。電流Ｉｒｂｇｒがダイオード構造を有するトランジスタＭ６に流れながら得られる電圧Ｖ（ＢＳＥＮ）の波形である。

図４の五番目の波形を参照すると、電流Ｉｒｂｇｒが起動電流より小さいとき、電圧Ｖ（ＳＲＴ）が１Ｖ以上に維持されながらトランジスタＭ１をターンオンする。しかしながら、電流Ｉｒｂｇｒが起動基準電流より大きくなると、急激に電圧Ｖ（ＳＲＴ）がゼロに低下しながらトランジスタＭ１をターンオフする。

図４の六番目の波形を参照すると、第１及び第２本発明の場合、電流Ｉｓｔａｒｔｕｐが急激に減少した後、電圧Ｖ（ＬＯＡＤ）が漸次的に高くなり、安定的になることが分かる。第１本発明では、トランジスタＭ２のソースが電源電圧ＶＤＤに固定されているので、トランジスタＭ２のドレイン電圧Ｖ（ＬＯＡＤ）が高くなると、電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔが減少するようになる。第２本発明では、電圧Ｖ（ＬＯＡＤ）の増加がさらに著しくなるが、これは、電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔがより急激に減少することと関連している。

最後に、図４の七番目の波形を参照すると、トランジスタＭ２のソース電圧Ｖ（ＶＬＯＡＤＳ）は、従来発明及び第１本発明では電源電圧ＶＤＤに固定されているが、第２本発明では、トランジスタＭ７のソースに連結されており、トランジスタＭ７のゲート電圧ＶＣＯＮＴの影響を受ける。トランジスタＭ０，Ｍ５がターンオンされる時点で、電圧Ｖ（ＶＬＯＡＤＳ）がトランジスタＭ０，Ｍ５のしきい値電圧だけ低くなる。しかしながら、電流Ｉｓｔａｒｔｕｐが急激に低下した後には、電圧Ｖ（ＶＬＯＡＤＳ）が維持または減少する。電圧ＶＣＯＮＴが低下すると、電圧Ｖ（ＶＬＯＡＤＳ）が持続的に減少すべきであるが、電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔの減少による電圧Ｖ（ＶＬＯＡＤＳ）の減少が著しくない。その反面、第２本発明によると、トランジスタＭ２の電流Ｉｒｅｆｓｔａｒｔを減少させる効果が大きい。

図２または図３に示した起動回路４０または６０は、起動回路４０または６０の動作が終了された時点以後に動作点まで達する間、起動電流Ｉｓｔａｒｔｕｐが減少することで、起動基準電流を高く設定するとしても、起動以後には低い電流を消費することが分かる。しかしながら、従来発明は、充分な起動電流を有するように設計するとき、起動以後の消費電流が大きくなるという短所がある。したがって、従来発明の場合、起動基準電流と安定的な起動動作との間における折衷を必要とした。しかしながら、第１または第２本発明では、充分な起動基準電流を有するとしても、消費電力を減少させることができ、設計及び使用に有利である。

以上説明した本発明は、上述した実施例及び図面に限定されるものでなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で多様に置換、変形及び変更可能であることが本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者にとって明白であろう。

一般的な起動回路を示した回路図である。 本発明に係る起動回路の一実施例を示した回路図である。 本発明に係る起動回路の他の実施例を示した回路図である。 図１乃至図３に示した起動回路の各部を示した波形図である。

符号の説明

１０，４０，６０ 起動回路、 １２ ＢＧＲ回路、 １４ 演算増幅器、 ４２ 起動スタート部、 ４４，６２ 基準電流発生部、 ４６ 起動制御部。

Claims (9)

1. 一定のレベルを有する基準電圧を発生する基準電圧発生回路を起動する起動回路において、
   起動開始信号に応答して、起動初期に前記基準電圧発生回路に電流を流して起動を開始する起動スタート部と、
   前記基準電圧発生回路の起動可否による変動電圧を減少させ、前記変動電圧に相応する起動基準電流を発生する基準電流発生部と、
   前記基準電圧発生回路に流れる電流を検出し、検出された結果を前記起動基準電流と比較し、比較された結果を前記起動開始信号として出力する起動制御部と、を備えることを特徴とする基準電圧発生回路のための起動回路。
2. 前記起動スタート部は、
   前記基準電圧発生回路の起動を開始する制御電圧と基準電位との間に連結されるドレイン及びソースを有し、前記起動開始信号に連結されるゲートを有する第１トランジスタを備えることを特徴とする請求項１に記載の基準電圧発生回路のための起動回路。
3. 前記基準電流発生部は、
   電源電圧と負荷電圧との間に連結されるソース及びドレインを有し、前記負荷電圧に連結されるゲートを有し、前記起動基準電流が流れる第２トランジスタと、
   前記負荷電圧と前記起動開始信号との間に連結されるソース及びドレインを有し、前記検出された結果と連結されるゲートを有する第３トランジスタと、を備えており、
   前記変動電圧は、前記第２トランジスタのソース及びドレイン両端間の電圧差であることを特徴とする請求項２に記載の基準電圧発生回路のための起動回路。
4. 前記起動制御部は、
   前記第１トランジスタのゲートと前記基準電位との間に連結されるドレイン及びソースを有し、前記第３トランジスタのゲートと連結されるゲートを有する第４トランジスタと、
   前記電源電圧と前記第３トランジスタのゲートとの間に連結されるソース及びドレインを有し、前記制御電圧に連結されるゲートを有する第５トランジスタと、
   前記第３トランジスタのゲートと前記基準電位との間に連結されるドレイン及びソースを有し、前記第４トランジスタのゲートと連結されるゲートを有する第６トランジスタと、を備えており、
   前記検出された結果は、前記第５トランジスタから前記第６トランジスタに流れる電流で、前記起動開始信号は、前記第４トランジスタのドレイン電圧であることを特徴とする請求項３に記載の基準電圧発生回路のための起動回路。
5. 前記基準電圧発生回路が起動可能であるとき、前記負荷電圧のレベルは、前記第３及び前記第６トランジスタのしきい値電圧の合計だけ上昇することを特徴とする請求項４に記載の基準電圧発生回路のための起動回路。
6. 前記基準電流発生部は、
   前記電源電圧と前記第２トランジスタとの間に連結されるドレイン及びソースを有し、前記制御電圧と連結されるゲートを有する第７トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の基準電圧発生回路のための起動回路。
7. 前記基準電圧発生回路が起動可能であるとき、前記第２トランジスタのソースに供給される電圧のレベルは、前記第７トランジスタのしきい値電圧だけ低下することを特徴とする請求項６に記載の基準電圧発生回路のための起動回路。
8. 外部環境に反応して、互いに異なる電流が流れる二つの経路の電圧差を減少させる役割をする演算増幅器を有する基準電圧発生回路を起動する起動回路において、
   前記演算増幅器の出力端と基準電位との間に連結される第１トランジスタと、
   電源電圧と負荷電圧との間に連結されるダイオード接続の第２トランジスタと、
   前記負荷電圧と前記第１トランジスタのゲートとの間に連結される第３トランジスタと、
   前記第１トランジスタのゲートと前記基準電位との間に連結される第４トランジスタと、
   前記電源電圧と前記第３トランジスタのゲートとの間に連結され、前記演算増幅器の出力端と連結されるゲートを有する第５トランジスタと、
   前記第３及び第４トランジスタのゲートと前記基準電位との間に連結されるダイオード接続の第６トランジスタと、を備えることを特徴とする基準電圧発生回路のための起動回路。
9. 前記起動回路は、前記電源電圧と前記第２トランジスタとの間に連結され、前記演算増幅器の出力端と連結されるゲートを有する第７トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の基準電圧発生回路のための起動回路。

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